ІІ. Вимірювачі шкірно-гальванічної реакції (КГР)

Винахід відноситься до галузі медицини та медичної техніки, зокрема до способів та пристроїв для діагностики стану живого організму з електричної провідності шкіри, може бути використане в експериментальній та клінічній медицині, а також у психофізіології, педагогіці та спортивній медицині. Винахід дозволяє усунути перешкоди, зумовлені артефактами руху людини, а також викликані небіологічними причинами (різними електричними перешкодами та апаратурними шумами). Спосіб характеризується тим, що аналізують форму кожного імпульсу послідовності імпульсів у смузі частот фазової складової. Для цього реєструють першу та другу похідні за часом від логарифму електричної провідності шкіри. Визначають величину тренда, обумовленого тонічною складовою, і коригують величину першої похідної, віднімаючи з неї величину тренду. Далі визначають час приходу імпульсу першої похідної в момент перевищення величинної другої похідної порогової величини, а потім аналізують форму згаданого імпульсу. При задоволенні параметрів цієї форми встановленим критеріям відносять згаданий імпульс до фазових імпульсів, а при невиконанні - до артефактів. 2 с. та 9 з.п.ф-ли, 6 іл.

Винахід відноситься до галузі медицини та медичної техніки, зокрема до способів та пристроїв для діагностики стану живого організму з електричної провідності шкіри, і може бути використане в експериментальній та клінічній медицині, а також у психофізіології, педагогіці та спортивній медицині. Відомо, що електрична провідність шкіри живого організму є чутливим індикатором його фізіологічного та психічного стану, а параметри відгуку провідності на зовнішній вплив, так звана шкірно-гальванічна реакція (КГР), дозволяє оцінити психофізіологічний статус індивідуума. При дослідженні КГР розрізняють показники тонічної та фазічної складових електродермальної активності (ЕДА). Тонічна активність характеризує зміни провідності шкіри, що відбуваються відносно повільно з періодом декількох хвилин і більше. Фазична активність - це процеси, що відбуваються набагато швидше і натомість тонічної активності, - їх характерні часи одиниці секунд. Саме фазична активність більшою мірою і характеризує реакцію організму на зовнішній подразник і надалі називається фазіческой складовою, або КГР. Відомі способи реєстрації КГР передбачають накладення на шкіру випробуваного пари електродів, підключених до джерела зондувального струму та реєстратора струму в ланцюзі електроди - джерело струму. Реакція має місце, коли потові залози випорскують секрет і ланцюги виникають короткочасні імпульси електричного струму. Такі імпульси генеруються або спонтанно або внаслідок стресового або іншого подразника. Відомі пристрої для реєстрації КГР включають джерело струму, підключений до електродів, а також блок реєстрації зміни часу електричного сигналу і його обробки. Обробка сигналу полягає у виділенні фазічної складової на тлі тонічної складової. Це може забезпечуватися, наприклад, у блоці, що використовує мостову схему та ряд підсилювачів постійного струмуз індивідуальним встановленням нуля. Значення тонічної складової (далі називається тренд) обчислюється аналоговим шляхом, та був віднімається з сигналу. На цю величину на графобудівнику зсувається до нуля базова лінія. В іншому відомому пристрої відносний рівень фазічної складової порівняно з тонічної складової електродермальної активності виділяється схемою, що містить на виходах відповідних підсилювачів фільтри верхніх та нижніх частот, а також схему поділу. Слід зазначити, що у згаданих вище способі та пристроях для реєстрації шкірно-гальванічної реакції не передбачаються засоби для аналізу самих імпульсів фазової складової, у той час як вони можуть дати додаткову інформаціюпро стан випробуваного. Найбільш близьким до заявляється способу є спосіб реєстрації шкірно-гальванічної реакції, реалізований у пристрої. Спосіб передбачає закріплення на тілі людини двох електродів, подачу електричної напруги на них, реєстрацію зміни в часі електричного струму, що протікає між електродами, і фіксацію імпульсів струму в смузі частот фазової складової електродермальної активності. Прототипом для реєстрації шкірно-гальванічних реакцій є пристрій, що реалізує вищезгаданий спосіб . Воно має електроди із засобами їх кріплення до шкіри, підключені до вхідного пристрою, засоби для виділення сигналів у смугах частот фазічної та тонічної складових електродермальної активності, засоби для детектування імпульсів фазічної складової, засоби для зменшення амплітуди імпульсних перешкод, а також блок реєстрації. Однак вищезгадані спосіб і пристрій не вільні від артефактів, які накладаються на тимчасову послідовність сигналів КГР та подібні до імпульсів фазової складової. Ці артефакти є, наприклад, наслідком неконтрольованих рухів людини під час реєстрації (т.зв. артефакти руху (АТ)). У сигналі можуть з'являтися також шуми через зміну контактного опору між електродами і шкірою людини. Згадані вище перешкоди, включаючи АТ, можуть мати характеристичні частоти, порівняні з фазою, що ставить їх виявлення та облік в особливу проблему. Раніше ця проблема вирішувалася установкою спеціальних датчиків, на додаток до електродермальних, на тіло людини, що ускладнює експеримент (R.NICULA.- "Psychological Correlates of Nonspecific SCR", - Psychophysiology; 1991, vol.28. No l, p.p. 86-90 ). Крім того, тонічна складова має мінімальні характерні часи близько декількох хвилин. Ці зміни необхідно враховувати, особливо у випадках, коли амплітуда і частота фазової складової знижені, а тонічні зміни максимальні. Такий процес характерний і при апаратному дрейфі вимірювального тракту і може бути помилково інтерпретований як інформаційний сигнал. Завданням цього винаходу є створення способу реєстрації КГР та пристрою для його здійснення, вільних від перешкод, зумовлених артефактами руху людини, а також перешкод, спричинених небіологічними причинами (техногенними та атмосферними електричними розрядами та апаратурними шумами). Це завдання вирішується без використання будь-яких додаткових пристроїв, аналогічних описаним у вищезгаданій роботі R.NICULA. Інформація про перешкоди витягується безпосередньо із самого сигналу КГР, й у основі методики лежить докладний аналіз форми кожного електричного імпульсу послідовності імпульсів, які з електродів. Відомо, що імпульс фазової складової є спонтанне короткочасне підвищення провідності шкіри з подальшим поверненням до вихідного рівня. Такий імпульс має специфічну асиметрію форми: має крутий передній і більш пологий задній фронти (див. "Cambridge University Press, 1990, p.305). Для визначення параметрів цього імпульсу КГР проводиться диференціювання логарифму вхідного сигналу (наприклад, за допомогою аналогового диференціатора). Патентований спосіб включає закріплення на тілі людини двох електродів, подачу електричної напруги на них, реєстрацію зміни в часі електричного струму, що протікає між електродами та фіксацію імпульсів струму в смузі частот фазової складової електродермальної активності. Спосіб характеризується тим, що аналізують форму кожного імпульсу послідовності імпульсів у смузі частот фазової складової. Для цього реєструють сигнал у вигляді похідної часу від логарифму чисельного значення електричного струму, визначають величину тренда, обумовленого змінами сигналу в смузі частот тонічної складової електродермальної активності, і коригують величину першої похідної, віднімаючи з неї величину тренда. Далі реєструють другу похідну часу від логарифму чисельного значення електричного струму, визначають початок імпульсу згаданого сигналу по моменту перевищення другої похідної порогової величини, а потім визначають відповідність форми імпульсу встановленим критеріям. За наявності такої відповідності відносять аналізований імпульс до імпульсів фазової складової, а за відсутності - відносять до артефактів. Величина тренду може визначатися як середнє значення першої похідної за інтервал часу, характерний для тонічної складової переважно від 30 до 120 с. Крім того, величина тренда може визначатися як середнє значення першої похідної за інтервал часу 1-2 з за умови, що величини першої та другої похідних менше заданих порогових значень протягом цього інтервалу часу. Часом приходу імпульсу першої похідної може вважатися момент, коли друга похідна перевищує граничне значення щонайменше 0,2%. При визначенні форми імпульсу реєструють значення максимальної (f MAX) та мінімальної (f min) величин першої похідної за вирахуванням величини тренда, їх відношення r, інтервал часу (t x) між мінімумом та максимумом першої похідної. При цьому моменти досягнення максимальної та мінімальної величин першої похідної визначаються по моменту зміни знаку другої похідної. Критеріями належності аналізованого імпульсу до сигналу фазової складової електродермальної активності можуть бути такі нерівності (для фільтрованого сигналу): 0,5< f MAX < 10; -2 < f min < -0,1; 1,8 < t x < 7; 1,5 < r < 10 Вышеприведенные существенные признаки патентуемого способа обеспечивают достижение технического результата - повышения помехозащищенности регистрации кожно-гальванической реакции в условиях реальных помех различного происхождения, а также артефактов движения самого испытуемого. Ниже описанные средства для реализации способа могут быть выполнены как приборным, так и программным путем и их сущность ясна из приведенного описания. Устройство для регистрации кожно-гальванических реакций содержит электроды со средствами их крепления, подключенные к входному устройству, средства для подавления импульсных помех, средства для выделения сигналов в полосах частот фазической и тонической составляющих электродермальной активности, средства для детектирования импульсов фазической составляющей и блок регистрации. Средства выделения сигнала в полосах частот тонической и фазической составляющих, средства для подавления импульсных помех и средства для детектирования импульсов фазической составляющей выполнены в виде последовательно подключенных к входному устройству фильтра нижних частот, блока преобразования логарифма входного сигнала в первую и вторую производные по времени и блока анализа формы импульсов, при этом выход последнего подключен к входу блока регистрации. Входное устройство может представлять собой стабилизированный источник электрического напряжения и резистор, подключенные последовательно к электродам, логарифмирующий усилитель с дифференциальным входным каскадом, при этом резистор шунтирует входы логарифмирующего усилителя. Блок преобразования логарифма входного сигнала в первую и вторую производные по времени может быть выполнен в виде первого и второго дифференциаторов и фильтра нижних частот, при этом выход первого дифференциатора подключен к входам второго дифференциатора и фильтра нижних частот, выходы которых являются выходами блока. Блок анализа формы может включать средства для определения максимальной скорости изменения проводимости на переднем и заднем фронтах анализируемого импульса, средства для определения асимметрии его формы, средства для определения ширины импульса, средства для сравнения упомянутых величин с установленными пределами для выработки сигнала принадлежности анализируемого импульса сигналу фазической составляющей электродермальной активности. Блок преобразования входного сигнала в первую и вторую производные по времени от его логарифма и блок анализа формы импульсов могут быть выполнены на базе компьютера, подключенного к входному устройству через аналого-цифровой преобразователь. По сведениям, которыми располагают изобретатели, технічний результат- підвищення достовірності при виділенні імпульсів фазової складової явно не випливає з відомостей, що містяться на рівні техніки. Винахідникам не відоме джерело інформації, в якому розкривалася застосовувана методика аналізу форми сигналу, що дозволяє розділяти корисні сигнали імпульсів фазової складової та артефакти, у тому числі обумовлені рухами випробуваного. Зазначене дозволяє вважати винахід, що задовольняє умові патентоспроможності "винахідницький рівень". Надалі винахід пояснюється описом конкретних, але не обмежують винаходу варіантів його здійснення. На фіг. 1 представлена ​​функціональна схема пристрою для реєстрації шкірно-гальванічних реакцій відповідно до цього винаходу; на фіг. 2 - реальний прикладформи вихідного сигналу (a) та результати його обробки пристроєм щодо винаходу (b, c, d); на фіг. 3 – апаратна реалізація блоку аналізу форми імпульсу; на фіг. 4 - часові діаграми, що пояснюють функціонування блоку аналізу форми; на фіг. 5 - приклад реалізації блоку синхронізації; на фіг. 6 - приклад комп'ютерної реалізації пристрою з використанням цифрової обробки сигналу; Патентований спосіб реєстрації шкірно-гальванічної реакції зручно пояснити на прикладах функціонування пристроїв для його реалізації. Пристрій для реєстрації шкірно-гальванічної реакції (фіг.1) включає вхідний пристрій 1, підключений до електродів 2, 3 приєднання до шкіри 4 людини. Електроди можуть бути виконані в різних варіантах, наприклад у вигляді двох кілець, браслета на зап'ясті та кільця, браслета з двома електричними контактами. Єдина вимога до них: електроди мають забезпечувати стабільний електричний контактзі шкірою випробуваного. Електроди 2, 3 підключені до стабілізованого джерела напруги 5 через резистор R 6, а сам резистор підключений до входу диференціального підсилювача логарифмуючого 7, вихід якого є виходом вхідного пристрою 1 і підключений до входу фільтра 8 нижніх частот. Вихід фільтра 8 підключений до входу першого диференціатора 9. Вихід останнього підключений до входу другого диференціатора 10, вихід якого підключений до входу блоку 11 11 аналізу форми імпульсу. Крім того, вихід першого диференціатора 9 підключений безпосередньо до блоку 12 через вхід 13, а також через фільтр нижніх 14 частот до іншого входу 15 блоку 12 аналізу форми. Сигнал з виходу згаданого фільтра нижніх 14 частот використовується в блоці 12 для компенсації тонічної складової КГР. Частота зрізу фільтра 8 нижніх частот становить близько 1 Гц, а частота зрізу фільтра 14 нижніх частот - близько 0,03 Гц, що відповідає верхнім межам смуг частот фазічної та тонічної складових ЕДА. Вихід блоку аналізу 12 форми імпульсу підключений до блоку реєстрації 16. Винахід може бути реалізовано як апаратним, так і програмним шляхом. І в тому, і в іншому випадку аналіз форми імпульсів фазової складової ЕДА, що дозволяє відокремити їх від артефактів руху та перешкод, проводиться з використанням характерних параметрів сигналу, які потім зіставляються з допустимими межами. До цих характерних параметрів відносяться: максимальна крутість переднього і заднього фронтів імпульсу: виражається як максимальна (f MAX) і мінімальна (f min) величини першої похідної логарифму вхідного сигналу (за вирахуванням тренду); ширина t x імпульсу, що визначається як інтервал часу між моментами досягнення максимального та мінімального значень першої похідної; відношення абсолютних величин першої похідної (за вирахуванням тренду) у максимумі та мінімумі: r = |(f MAX)|/|(f min)|. Це значення г є мірою асиметрії аналізованого імпульсу. Таким чином, умовами віднесення аналізованого імпульсу до імпульсу фазової складової ЕДА, а не до артефактів руху та перешкод є нерівності: m 1< f MAX < m 2 ; m 3 < f min < m 4 ; r 1 < r < r 2 ;
t 1< t x < t 2 "
де
m 1 , m 2 - найменше та найбільше допустимі значення першої похідної (за вирахуванням тренду) у максимумі, %/с;
m 3 , m 4 - найменше та найбільше допустимі значення першої похідної (за вирахуванням тренду) у мінімумі, %/с;
t 1 , t 2 - мінімальний та максимальний час між екстремумами першої похідної, с;
r 1 , r 2 - мінімальна та максимальна величинавідносини r. Встановлено, що ці межі сильно варіюють як від одного випробуваного до іншого, так і для однієї і тієї ж особи при різних вимірах. Разом з тим, при статистичній обробці результатів досліджень було встановлено, що від 80 до 90% сигналів належать власне до сигналів КГР, якщо використовуються такі числові значення меж: m 1 =0,5, m 2 =10, m 3 =-2, m 4 = - 0,1, t 1 = 1.8, t 2 = 7, r 1 = 1,5, r 2 = 10. На фіг. 2 наведено приклад обробки реального сигналу КГР. На кривій a показана форма сигналу - U = 100ln (I ізм) на виході логарифмічного підсилювача 7; на кривій b - перша U", а на кривій c - друга U" похідні показаного на кривій a сигналу. Оскільки схемою передбачено логарифмування сигналу, то після диференціювання в елементах 9 і 10 чисельні значення похідних сигналу U" і U"" мають розмірність %/с та %/с 2 відповідно. Там же на фіг. 2 кривою d представлений результат розпізнавання сигналу КГР на фоні тренду і перешкод за патентованим винаходом.Визначає сигнали, відповідні часу появи імпульсів фазової складової.Звертає на себе увагу той експериментальний факт, що зовні подібний з поміченими мітками S 1 і S 2 імпульс в інтервалі часів 20 - 2 с (заштрихована область) - є перешкодою Перевірка відповідності імпульсу зазначеним чотирма критеріями (*) проводиться блоком 12 аналізу форми. того, величина тренда може визначатися як середнє значення першої похідної за інтервал часу 1-2 с пр та умови, що величини першої та другої похідних менші від заданих порогових значень протягом цього інтервалу часу. У другому варіанті тренд визначається точніше, проте при велику кількістьперешкод вищезазначені умови можуть не виконуватись тривалий час. І тут необхідно визначати тренд першим способом. На фіг. 3 представлена ​​як приклад апаратна реалізація блоку 12. У цьому варіанті тренд визначається за усередненим значенням першої похідної за час 30 с. На фіг. 4 наведено часові діаграми, що пояснюють роботу окремих елементів цього блоку. Блок 12 має три входи 11, 13 і 15. Вхід 11, на який подається сигнал другої похідної U"", є сигнальним входом двох компараторів 17 і 18, причому на опорний вхід останнього подано нульовий потенціал. Входи 13 та 15 є входами диференціального підсилювача 19, вихід якого підключений до сигнальних входів схем 20 та 21 вибірки та зберігання. Виходи компараторів 17, 18 підключені до входів блоку 22 синхронізації, відповідно до входів 23 і 24. Вихід блоку 22 22 підключений до тактуючого входу схеми 20 вибірки і зберігання, а також до входу запуску генератора 26 пилкоподібної напруги. Вихід 27 підключений до тактуючого входу схеми 21 вибірки та зберігання. Виходи схем 20, 21 вибірки та зберігання, а також генератора 26 пилкоподібної напруги підключені до входів схем порівняння 29, 30 і 31. Крім того, виходи схем 20 і 21 з'єднані з входами аналогового дільника 32, вихід якого з'єднаний з входом схеми 33 порівняння. Виходи схем 29, 30, 31, 33 підключені до логічних входів схеми І: 34, 35, 36, 37, 38. Крім того, вихід 28 схеми 22 синхронізації підключений до стробуючого входу 39 схеми І 34. Компаратор 1 напруги V S1 , що встановлює граничне значення другої похідної, при перевищенні якого починається аналіз форми імпульсу. Опорні входи схем порівняння 29, 30, 31, 33 також підключені до джерел опорної напруги (на фіг. не показані), які визначають допустимі межі вибраних параметрів. Індекси в найменуваннях цих напруг (V T1 , V T2 ; V M1 , V M2 ; V R1 ; V M3 , V M4) відповідають зазначеним вище межам, всередині яких повинні лежати величини, що перевіряються (див. нерівності (*)). У разі такої відповідності на виході схеми 40 34 формується короткий імпульс логічної "1". Функціонування блоку аналізу 12 форми імпульсів, зображеного на фіг. 3, пояснюється діаграмами фіг. 4. На діаграмі a показаний приклад одиночного імпульсу на виході логарифмічного підсилювача 7. На вхід блоку 12 подаються наступні сигнали : сигнал першої похідної - на вхід 131 (діаграма b), сигнал першої похідної, усереднений за 30 с - на вхід 15, і другий сигнал похідної - на вхід 11 (діаграма c). Час усереднення вибрано найменшим, що відповідає частотному діапазону тонічної складової ЕДА. В результаті цього на виході диференціального підсилювача 19 є напруга величиною U", відповідне першої похідної логарифму вхідного сигналу, компенсованої на величину тренда. Величина U" чисельно дорівнює приросту напруги за одну секунду, вираженому в %, щодо величини тонічної складової (див. фіг. 4, b). Саме цей сигнал і аналізується рештою схеми. Тактування елементів блоку 12 здійснюється схемою синхронізації 22 наступним чином. Сигнал з виходу компаратора 17 являє собою позитивний перепад напруги, що виникає при перевищенні напруги з диференціатора виходу 10 порогового значення V S1 (фіг. 4, c). Чисельне значення порогової напруги V S1 у вольтах вибирається таким чином, щоб воно відповідало зміні другої похідної щонайменше 0,2%, що визначено експериментальним шляхом. Цей позитивний перепад (фіг.4, d) є стробом для схеми 22 синхронізації. Компаратор 18 (див. фіг. 4, e) виробляє позитивні та негативні перепади напруги на своєму виході при переході вхідного сигналу U" через нуль. Після запуску схеми синхронізації стробирующим імпульсом компаратора 17, по кожному фронту сигналу з компаратора 18 виробляються короткі стробімпульси. Перший стробімпульс надходить на вихід 25 (фіг.4, f) і потім подається на схему 20 вибірки і зберігання, яка фіксує значення U" в момент досягнення максимуму (фіг.4, g). Другий строб (фіг.4. h) надходить з виходу 27 схеми 22 синхронізації на стробуючого вхід другої схеми 21 вибірки та зберігання, яка фіксує значення U" в мінімумі (фіг.4, i). Перший імпульс подається також на вхід генератора 26 пилкоподібної напруги, який виробляє лінійно наростаючу напругу після приходу стробімпульсу (фіг. 4, j). Сигнал з виходу генератора 26 пилкоподібної напруги подається на вхід схеми порівняння 29. Вихідний сигнал зі схеми 20 надходить на вхід схеми порівняння 30. Сигнал з виходу схеми 21 подається на схему 31. Крім того, сигнали з виходів схем 20, 21 надходять на входи А і аналогового дільника 32. Сигнал з виходу аналогового дільника 32, пропорційний відношенню вхідних напруг U A /U B подається на вхід схеми 33 порівняння. Сигнали з виходів всіх схем порівняння 29, 30, 31 і 33 подаються на входи 35, 36, 37, 38 схеми 34 логічного І, яка тактується стробімпульсом (див. фіг. 4, k), поданим на стробуючого вхід 39 з виходу 28 22. В результаті на виході 40 схеми 34 утворюється імпульс логічної "1" у випадку, якщо на всі чотири входи 35-38 подано сигнал логічного "1" під час приходу стробімпульсу на вхід 39, позитивний фронт якого відповідає негативному фронту на виході 28. Схеми порівняння (поз. 29-31,33) можуть бути реалізовані будь-яким із традиційних шляхів. Вони виробляють сигнал логічної "1" у тому випадку, якщо вхідна напруга лежить у діапазоні, що задається двома опорними напругами. Всі внутрішні стробуючі сигнали забезпечуються схемою синхронізації 22, яка може бути реалізована, наприклад, наступним чином (див. фіг. 5). Схема 22 має два входи: 23 і 24. Вхід 23 підключений до S-входу RS-тригера 41, який переводиться в одиничний стан позитивним фронтом компаратора 17 (фіг.4, d), тобто. при перевищенні значенням другої похідної U"" порогового рівня. Вихід Q тригера 41 з'єднаний з входами схем логічного 42 і 43, дозволяючи таким чином проходити через них сигналів з тригера 44 і інвертора 45. На вхід 24 надходить сигнал з компаратора 18 (фіг.4, e). Негативний перепад сигналу з входу 24 інвертується інвертором 45 і через схему 42 надходить на інший одновібратор 46, який виробляє стробуючого імпульсу на виході 25 (див. фіг.4. h). Позитивний перепад з входу 24 переводить тригер 44 одиничний стан, що в свою чергу запускає одновібратор 47, який виробляє короткий позитивний імпульс. Цей стробуючого імпульс подається на вихід 27 схеми синхронізації (фіг. 4, f). Цей імпульс подається на вхід інвертора 48, вихід якого з'єднаний з входом одновібратора 49. Таким чином схема 49 запускається заднім фронтом імпульсу з виходу 47 і виробляє третій короткий стробующий імпульс (див. фіг.4, k). Цей імпульс подається на вихід 28, а також використовується для скидання RS-тригерів 41 та 44, для чого подається на їх R-входи. Після проходження цього імпульсу схема синхронізації 22 знову готова до роботи до приходу чергового сигналу на вхід 23. В результаті описаного вище функціонування схеми 22 синхронізації на виході 40 блоку 12 аналізу форми (див. фіг.З) виробляється короткий імпульс логічної "1" за умови що аналізовані параметри лежать у заданих межах. Слід зазначити, що на фіг. 2, d мітками S 1 і S 2 поіменовані саме зазначені імпульси; для наочності вони накладені на графіки першої та другої похідних аналізованого сигналу. Вище описано апаратну реалізацію засобів виділення сигналів тонічної складової та імпульсів фазічної складової. Разом з тим, виявлення корисного імпульсу фазової складової на тлі шумів та АТ може бути здійснено програмним шляхом. На фіг. 6 показаний приклад комп'ютерної реалізації пристрою з використанням цифрової обробки сигналу. Пристрій включає вхідний пристрій 1, підключений до електродів 2, 3 приєднання до шкіри людини 4. Електроди підключені через резистор R6 до джерела 5 стабілізованого постійного опорного напруги. Сигнал з резистора 6 подається на вхідний пристрій - підсилювач операційний 50 з високим вхідним і низьким вихідним імпедансами, що працює в лінійному режимі. З виходу підсилювача сигнал 50 надходить на вхід стандартного 16-розрядного аналого-цифрового перетворювача 51 (АЦП), встановленого в слот розширення IBM-сумісного комп'ютера 52. Логарифмування і весь подальший аналіз сигналу проводиться цифровим чином. З використанням перетворених АЦП значень струму, що протікає між електродами (I ізм)> обчислюються перша та друга похідні від величини 100ln(I ізм) Обчислювати значення першої похідної необхідно з поправкою на тренд. Величина тренду визначається як середнє значення першої похідної за час від 30 до 120 с. Далі проводиться визначення власності аналізованого імпульсу сигналу КГР (перевірка виконання умов (*)). При задоволенні параметрів форми встановленим критеріям відносять імпульс до імпульсів КГР, а при невиконанні - відносять до артефактів. Описані спосіб та пристрій можуть бути використані при різних медичних та психофізіологічних дослідженнях, де одним із вимірюваних параметрів є електрична провідність шкіри. Це, наприклад: тренажери зі зворотним зв'язком по кожному опору для вироблення навичок релаксації та концентрації уваги, системи профвідбору, тощо. Крім того, винахід, що патентується, може бути застосований, наприклад, для визначення рівня неспання водія транспортного засобуу реальних умовах, що характеризуються наявністю численних перешкод. Реалізація пристроїв може бути здійснена легко на стандартній елементній базі. Варіант пристрою з цифровою обробкою сигналу може бути реалізований на основі будь-якого персонального комп'ютера, а також з використанням будь-якого мікроконтролера або однокристальної мікро-ЕОМ. Зв'язок вимірювальної частини та пристрої обробки сигналу (як аналогової, так і цифрової) може бути здійснена будь-яким відомих способів, як по провідному каналу, так і бездротовим способом, наприклад, радіоканалу або ІЧ-каналу. Існує багато різних варіантів виконання пристрою в залежності від уміння та професійних знань, а також використовуваної елементної бази, тому наведені схеми не повинні бути обмеженнями при реалізації винаходу.

формула винаходу

1. Спосіб реєстрації шкірно-гальванічних реакцій, що включає закріплення на тілі людини двох електродів, подачу електричної напруги на них, реєстрацію зміни в часі електричного струму, що протікає між електродами та фіксацію імпульсів струму в смузі частот фізичної складової електродермальної активності, що відрізняється тим, що аналізують форму кожного імпульсу в послідовності імпульсів у смузі частот фізичної складової, для чого реєструють сигнал у вигляді похідної за часом від логарифму чисельного значення електричного струму, визначають величину тренда, обумовленого змінами сигналу в смузі частот тонічної складової електродермальної активності, і коригують величину першої похідної, віднімаючи з неї величину тренда, реєструють другу похідну за часом від логарифму чисельного значення електричного струму, визначають початок імпульсу згаданого сигналу по моменту перевищення другої похідної порогової величини, а потім опред еляють відповідність форми імпульсу встановленим критеріям і за наявності такої відповідності відносять аналізований імпульс до імпульсів фізичної складової, а за відсутності - відносять до артефактів. 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що величину тренда визначають як середнє значення першої похідної за інтервал часу переважно від 30 до 120 с. 3. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що величину тренду визначають як середнє значення першої похідної за інтервал часу 1 - 2 с, за умови, що величини першої та другої похідних менше заданих порогових значень протягом цього інтервалу часу. 4. Спосіб за будь-яким з пп.1 - 3, який відрізняється тим, що часом приходу імпульсу першої похідної вважають момент, коли друга похідна перевищує граничне значення щонайменше на 0,2%. 5. Спосіб за будь-яким з пп.1 - 4, який відрізняється тим, що при визначенні форми імпульсу реєструють значення максимальної f m a x і мінімальної f m i n величин першої похідної за вирахуванням величини тренда, їх відношення r, інтервал часу t x між мінімумом і максимумом першої похідної, цьому моменти досягнення максимальної та мінімальної величин першої похідної визначають по моменту зміни знака другої похідної. 6. Спосіб за п.5, який відрізняється тим, що критеріями приналежності аналізованого імпульсу до сигналу фізичної складової електродермальної активності є нерівності
0,5 < f m a x < 10;
-2 < f m i n < -0,1;
1,8 < t x < 7;
1,5 < r < 10. 7. Устройство для регистрации кожно-гальванических реакций, содержащее электроды со средствами их крепления, подключенные к входному устройству, средства для подавления импульсных помех, средства для выделения сигнала в полосе частот физической составляющей электродермальной активности, средства для детектирования импульсов физической составляющей, блок регистрации, отличающееся тем, что средства выделения сигнала в полосе частот физической составляющей, средства для подавления импульсных помех и средства для детектирования импульсов физической составляющей выполнены в виде последовательно подключенных к входному устройству фильтра нижних частот, блока преобразования входного сигнала в первую и вторую производные по времени и блока анализа формы импульсов, при этом выход последнего подключен к входу блока регистрации. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что входное устройство представляет собой стабилизированный источник электрического напряжения и резистор, подключенные последовательно к электродам, логарифмирующий усилитель с дифференциальным входным каскадом, при этом резистор шунтирует входы логарифмирующего усилителя. 9. Устройство по п.7 или 8, отличающееся тем, что блок преобразования входного сигнала в первую и вторую производные по времени выполнен в виде первого и второго дифференциаторов и фильтра нижних частот, при этом выход первого дифференциаторв подключен к входам второго дифференциатора и фильтра нижних частот, выходы которых являются выходами блока. 10. Устройство по любому из пп.7 - 9, отличающееся тем, что блок анализа формы включает средства для определения максимальной скорости изменения сигнала на переднем и заднем фронтах анализируемого импульса, средства для определения асимметрии его формы, средства для определения ширины импульса, средства для сравнения упомянутых величин с установленными пределами для выработки сигнала принадлежности анализируемого импульса сигналу физической составляющей электродермальной активности. 11. Устройство по п.7, отличающееся тем, что фильтр нижних частот, блок преобразования входного сигнала в первую и вторую производные по времени и блок анализа формы импульсов выполнены на базе компьютера, подключенного к входному устройству через аналого-цифровой преобразователь.

Дослідженнями фізіологів наприкінці 19-го століття було встановлено, що між двома електродами, безпосередньо прикладеними до шкіри, існує різниця потенціалів, зумовлена ​​місцевим обміном речовин, станом судин та гідрофільністю шкіри. Ділянки шкіри, багаті на потові залози, електронегативні, а бідні на них – електропозитивні. Під впливом болю, психічного напруження, порушення аналізаторів різниця потенціалів зміняться. Цей ефект відкрито російським фізіологом І.Р. Тарханова в 1889 р. Зазвичай між електродами, що знаходяться на відстані 1 см один від одного, різниця потенціалів Δφ становить 10 - 20 мВ. Під впливом подразників Δφ зростає до десятків та сотні мілівольт. Для зняття потенціалів застосовуються електроди з цинку або срібла та мають форму дисків діаметром ~10 мм. Для кращого контакту використається електропровідна паста. Раніше паста виготовлялася з каоліну та насиченого розчину ZnS у воді. Нині використовується паста промислового виготовлення. Схема вимірів представлена ​​малюнку. Видно, що використовується метод компенсації. Для вимірювання замикається ключ 1. Ключ 2 увімкнений довільним чином. Потім реостатом зводять до нуля струм, показаний амперметром вимірювального ланцюга. Якщо не виходить, роблять перемикання ключа 2. Потім подають подразник об'єкта і через латентний період (що становить 1 - 3 с) реєструють шкірно-гальванічну реакцію на подразник. Така процедура називається шкірно-гальванічною реакцією щодо Тарханова.

Шкірно-гальванічну реакцію можна реєструвати за методикою французького лікаря К. Фере. За цією методикою вимірюється електричний опір між двома точками шкіри. Під дією подразника електричний опір шкіри змінюється після закінчення латентного часу. Обидва методи дають ідентичні результати під час реєстрації шкірно-гальванічної реакції (КГР).

Інформативні можливості КМР.

Електропровідність шкіри залежить стану вегетативної нервової системи. Чинники, що визначають електропровідність – це діяльність потових залоз, проникність біологічних мембран, гідрофільність шкіри, кровопостачання. Впливи, під впливом яких змінюється електропровідність: больові відчуття, нервово-психічна напруга, аферентні стимули (світло, звук) Зміна електроопору шкіри позначається як КГР, оскільки воно супроводжується зміною гальванічного потенціалу шкіри. Вона проводиться на постійній напрузі.

Шкірогальванічні реакції надзвичайно неспецифічні, оскільки вони можуть бути пов'язані як зі складними нейро-ендокринними зрушеннями, так і зі змінами інформаційних потоків у центральній нервовій системі. При збудженні симпатичної системи опір шкіри зменшується (або збільшується негативний потенціал електрода). При парасимпатичних реакціях відбувається навпаки.

У льотчиків при польоті параболою Кеплера спостерігалися коливання електричних опорів, викликані дією перевантажень, що перемежовуються зі станами невагомості. У шизофреніків спостерігаються спонтанні шкірно-гальванічні реакції. Поряд із цими порівняно швидкими реакціями є також повільні зміни потенціалів (вартові, добові). Уві сні опір зростає. При збудженні вестибулярного апарату опір зменшується. КГР вважається показником пильності та свідомості пілота. Цим способом реєструються емоції – збудження, переляк, страх і т.п.

Метод КМР застосовувався на космічних кораблях у ході медичних досліджень та контролю стану космонавтів. При польотах на Сході 3 і Сході 4 цим методом реєструвалися повільні коливання шкірногальванічного потенціалу, а на Сході 5 і Сході 6 - швидкі коливання. У цього методу є також певні складнощі у реалізації. Вони пов'язані зі зростанням електричного опорурахунок порушення контакту зі шкірою і рахунок поляризаційних явищ. У пілотів та космонавтів електроди для реєстрації КГР накладають на стопу – тильну та підошовну частини. Закріплюють електроди еластичної пов'язки. Неспецифічність шкірно-гальванічних реакцій диктує необхідність їх постійного зіставлення з іншими фізіологічними показниками, із записом радіопереговорів та телевізійним зображенням. Наприклад, на записі шкірно-гальванічної реакції В.В. Терешковий сигнал збігався з її пробудженням від сну, яке контролювалося з відкриття очей. Останнє реєструвалося методом електроокулографії (ЕОГ).

Шкіро-гальванічні феномени досліджувалися в нашій країні та за її рубежами різними авторами та у найрізноманітніших напрямках. Досліджувалися фізіологічні, рефлекторні, фізико-хімічні механізми шкірних електричних реакцій, фізико-хімічна природа електричних потенціалів шкіри та вплив нервової системи на них, шкірно-гальванічні реакції у здорових та хворих людей за умови клініки.
Реєстрацію та фіксацію шкірно-гальванічної реакції (або шкірно-гальванічного потенціалу) з метою інструментальної детекції брехні здійснюють з використанням поліграфу та спеціального програмного забезпечення. Знімання шкірно-гальванічної реакції (далі за текстом – КГР) проводиться за допомогою найпростішого датчика, що складається з двох електродів, які за допомогою найпростіших пристроїв кріпляться до поверхні шкіри людини, зокрема до «подушечок» нігтьових (верхніх) фаланг пальців руки.
Незважаючи на наявні дослідження (Васильєва В.К. - 1964; Раєвська О.С. -1985), що підтверджують наявність деяких відмінностей шкірних потенціалів, залежно від місця знімання КГР (ліва або права частини тіла), на мою думку, це не робить Важливого впливу результати інтерпретації поліграм під час проведення опитувань з допомогою полиграфа. Однак при можливості вибору рекомендую знімати КГР з пальців лівої руки, оскільки традиційно вважається, що більш виражена реакція знімається з лівої руки, яка знаходиться під контролем «більш емоційної» правої півкулі головного мозку.
У цій роботі використовуються матеріали досліджень, отримані з використанням поліграфу «КРІС» виробництва Варламова та програмного забезпечення «Sheriff».
Встановлено, що електричні явища у живих тканинах, у тому числі у шкірі людини, зумовлені іонними змінами.
Вивчення КМР розпочалося у 19 столітті. За наявними даними в 1888 Фере і в 1889 Тарханов відкрили два явища шкірної електричної активності. Фере відкрив, що опір (електропровідність) шкіри змінюється при пропусканні через неї струму 1-3 вольта в динаміці впливу емоційних та сенсорних стимулів. Відкритий трохи пізніше Тархановим феномен КГР полягає в тому, що при вимірюванні гальванометром потенціалу шкіри виявляється зміна цього потенціалу в залежності від емоційних переживань людини і сенсорних стимулів, що подаються. Очевидно, що за таких обставин метод Фере вимірює КГР шляхом вимірювання опору шкіри, а метод Тарханова вимірює КГР шляхом вимірювання шкірного потенціалу. Обидва методи вимірюють КГР у поступовій динаміці (пред'явлення) стимулів. У зв'язку з очевидною залежністю КГР від психічних явищ деякий час КГР називалася психогальванической реакцією чи ефектом Фере. Зміна потенціалу шкіри деякий час називали ефектом Тарханова.
Надалі вчені (Тарханов І.Р. - 1889; Буторін В.І., Лурія А.Р. -1923; Мясищев В.М. -1929; Кравченко Є.А. - 1936; Познанська Н.Б. - 1940; Горєв В.П.-1943; Краєва Н.П.-1951; Васильєва В.К.-1960; Варламов В.А.-1974; Кондор І.С., Леонов Н.А.-1980; -1982;Аракелов Г.Г.-1998 та багато інших) розвинули і підтвердили зазначену іонну теорію біоелектричних потенціалів. За даними д.б.н. Васильєвої В.К. (1964), однією з перших нашій країні іонну теорію біоелектричних потенціалів і струмів обгрунтував В.Ю. Чаговець (1903).
Найбільш просте і ясне поняття КГР, з психологічної точки зору, на мою думку, запропонував у 1985 Карпенко Л.А.: «Шкірно-гальванічна реакція (КГР) – показник електропровідності шкіри. Він має фазічну та тонічну форми. У першому випадку, КГР - один з компонентів орієнтовного рефлексу, що виникає у відповідь на новий стимул і згасає з його повторенням. Тонічна форма КГР характеризує повільні зміни шкірної провідності, які розвиваються, наприклад, при втомі» (Короткий психологічний словник / Упоряд. Л.А. Карпенко; За загальною ред. А.В. Петровського, М.Г. Ярошевського. – М.Ж Політвидав, 1985, стор.144).
У 2003 році Немов Р.С. дав таке визначення: «Шкірно-гальванічна реакція (КГР) – мимовільна органічна реакціяреєструється за допомогою відповідних приладів на поверхні шкіри людини. КГР виявляється у зниженні електричної опірності поверхні шкіри проведенню електричного струму малої сили внаслідок активізації роботи потовидільних залоз та подальшого зволоження шкіри. У психології КГР використовується для вивчення та оцінки емоційних та інших психологічних станів людини на даний момент часу. За характером КМР судять також про виконання людиною різних видівдіяльності» (Психологія: Словник-довідник: о 2 год. – М.: Изд-во ВЛАДОС-ПРЕС, 2003, год.1 стр.220).
Найбільш лаконічне визначення КМР можна знайти у Ларченко Н.А.: «Шкірно-гальванічна реакція – показник електропровідності шкіри, що змінюється при різних психічних захворюваннях» (Словник-довідник медичних термінів та основних медичних понять / Н.А. Ларченко. – Ростов-на -Дону: Фенікс, 2013, стор.228).
Сучасних визначень КГР досить багато, при цьому немає суворої та точної узагальнюючої теорії шкірно-гальванічної реакції. З огляду на численні наукові дослідження, які у нас і там, доводиться визнати, що у дослідженні КГР залишається багато питань. "Електрична активність шкіри (ЕК) пов'язана з активністю потовиділення, проте фізіологічна основа її до кінця не вивчена" (Психофізіологія: підручник для вузів / За ред. Ю.І. Александрова, СПБ: Пітер, 2012, стор.40). Не вдаючись у перерахування теорій, слід зазначити, що з метою інструментальної детекції брехні КГР – чи не найефективніший показник психофізіологічної активності людини. Найбільш важливим з метою інструментальної детекції брехні є зв'язок шкірно-гальванічної реакції з фізіологічними та психічними процесами людини, стійкий зв'язок амплітуди, довжини та динаміки КГР з вербальними та невербальними стимулами, що її викликають, а також факт відображення цих зв'язків у різному ступені. Численні дослідження, проведені різними авторами, показали, що КМР відображає загальну активацію людини, а також її напруженість. При підвищенні рівня активації або збільшенні напруженості шкірний опір падає, у той час як при розслабленні та релаксації рівень шкірного опору зростає.»(Шишкова Н.Р., Психофізіологічна оцінка рівня стресу стор.17).
За даними Варламова В.А. «Аналіз даних про механізм виникнення та регулювання шкірної реакції, її інформативних ознак показав, що:
- Тонічна шкірна реакція є відображенням глибинних процесів функціональної перебудови в центральній нервовій системі;
- Величина відповіді шкірно-гальванічного рефлексу знаходиться в прямій залежності від новизни подразника, типологічних особливостей вищої нервової діяльності, рівня мотивації обстежуваного та його функціонального стану;
- Динаміка показників фазічної КР може бути критерієм ступеня емоційного перенапруги функціональної системи людини. Якщо подальше зростання емоційної напругиведе до зниження фазічної КР, це говорить про межі функціональних можливостей обстежуваного;
— методики реєстрації, вимірювання динаміки шкірного опору, чи потенціалу шкіри, з погляду інформативності немає різниці;
- Інформативні ознаки кривої КР є спільними для будь-яких періодичних кривих.
При аналізі КР необхідно враховувати характеристики рухливості нервової системи людей з урахуванням регіональних та національних особливостей. По кривій КР не можна визначити, представник якої національності проходить тестування, але те, що він, наприклад, представник південних народів, Темпераментний, з рухомою нервовою системою, - визначити можна. (Варламов В.А., Варламов Г.В., Комп'ютерна детекція брехні, Москва-2010, с.63).
Враховуючи вищевикладене, вважаю за доцільне визначити основні характеристики КГР, необхідні для обліку та розуміння з метою психофізіологічних досліджень (опитувань) з використанням поліграфу та так званої інструментальної детекції брехні.
Шкірно-гальванічна реакція (КГР) – це показник електропровідності та опору шкірних покривів, власного електричного потенціалушкіри. Встановлено, що ці показники змінюються у людини залежно від зовнішніх та внутрішніх умов. До найважливіших, мій погляд, умовам ставляться: психологічний стан людини, фізіологічний стан людини, адаптивні можливості людини, умови середовища, сила, частота і інтенсивність пред'явленого стимулу та інших.
Шкірно-гальванічна реакція (КГР) має фазічну та тонічну складові. Фазична складова характеризує психофізіологічну реакцію, пов'язану з упізнанням пропонованого стимулу. Ці характеристики пов'язані з упізнанням таких компонентів пред'явленого стимулу, як його новизна, інтенсивність, раптовість-очікуваність, сила, зміст, емоційна значимість. Тонічна складова характеризує психофізіологічний стан досліджуваного організму, ступінь адаптації до стимулу, що пред'являється.
Шкірно-гальванічна реакція (КГР) у контрольованих умовах практично не піддається коректному свідомому контролю. За наявності зовнішніх чи внутрішніх умов, які впливають стан КГР, характером зміни фазічної і тонічної складових КГР можна досить об'єктивно визначити якісні характеристики чинників впливу. Ця обставина дозволяє досить об'єктивно відрізняти спонтанні КМР від довільних КМР.
Шкірно-гальванічна реакція (КГР) в момент проведення психофізіологічного дослідження з використанням поліграфу може розглядатися як індикатор ступеня пізнання стимулу, що індикатор емоції, індикатор стресової реакції, індикатор функціонального стану організму, а також всього перерахованого одночасно.
З класичної психофізіології відомо, що КГР пов'язана з таламічною та кортикальною областями мозку. Вважається, що активність неокортексу регулюється ретикулярною формацією, при цьому гіпоталамус підтримує вегетативний тонус, діяльність лімбічної системи та загальний рівеньнеспання людини. Також доведено, що на КГР частково впливає парасимпатична система людини.
Фрагмент із книги «Енциклопедія поліграфа»

Сфери практичного застосування методу КГР У психологічних та психофізіологічних дослідженнях, що потребують інтегративної оцінки функціонального стану; Для вирішення різних прикладних завдань у психології праці, психофізіології, інженерної психології та ін, пов'язаних з кількісною оцінкою впливу різного роду факторів на людину;

Для досліджень, пов'язаних з оптимізацією способів вирішення людиною проблемних моментів та проблемних ситуацій під час виконання професійної діяльності.

Застосування параметрів КГР Для кількісної оцінки всіх видів емоційних проявів, що спостерігаються як у результаті спеціальних впливів в експериментах, так і як показник суб'єктивних переживань; Як параметр енергетичної забезпеченості як всього організму загалом, і окремих систем.

Потовидільна модель КГР Процес провідності електричного струму через шкіру визначається електричною провідністю рідин (потових виділень та гідратації верхнього шару), а кількісно електричні параметри шкіри визначаються кількісними параметрами виділення рідин.

Потужна модель КГР Якісні зміни складу рідини в шкірі при цьому не розглядаються. При активації людини під впливом імпульсації в нервових закінченнях верхніх шарів шкіри відбувається посилення інтенсивності потовиділення в потових залозах.

Швидкі (фазичні) зміни сигналу КГР відображають збільшення електрошкірної провідності та зменшення електрошкірного опору. Більш повільні тонічні зміни рівня сигналу КГР визначаються інтенсивністю потовиділення та ступенем гідратації (насиченості верхніх шарів шкіри рідкими електролітами).

Іонна модель КГР (Суходоєв В.В.) У звичайному функціональному стані значна частина іонів тканин знаходиться в активному (вільному) стані, що забезпечує можливість виконання шкірою її функції з енергетичного обміну тіла людини із зовнішнім середовищем.

Іонна модель КГР (Суходоєв В.В.) При збільшенні активації (за рахунок нервової імпульсації) збільшується активність іонів електролітів та зменшується енергетичний потенціал оболонок клітин. Іони на оболонках клітин переходять з вільного в пов'язаний стані збільшують провідність шкіри, тобто. спостерігається реакція активації як фазічної КГР.

Іонна модель КГР При зменшенні енергетичного впливу від центральної нервової системи автоматично включаються процеси переходу іонів у більш стійкий зв'язаний стан за рахунок їхнього угруповання на оболонках клітин (частина енергії іонів при цьому передається клітинам на внутрішньоклітинні процеси, пов'язані з накопиченням енергії на клітинному рівні).

Три основних типи фонової КГР (Л.Б. Єрмолаєва-Томіна, 1965) Стабільний (у фонових КГР спонтанні коливання повністю відсутні); Стабільно-лабільний (у фонових КМР реєструються окремі спонтанні коливання); Лабільний (навіть за відсутності зовнішніх стимулів безперервно реєструються спонтанні коливання).

Шкірно-гальванічна реактивність Шкірно-гальванічна реактивність - легкість, з якою розвиваються реакції на вплив. За рівнем реактивності всіх людей ділять на низько реактивних (реакції не виникають навіть на стимули значної інтенсивності) і високо реактивних (будь-яке, навіть найнезначніше зовнішнє вплив викликає інтенсивну КГР). Є проміжні типи. Високореактивні люди активні, збудливі, тривожні, егоцентричні, мають високорозвинену уяву. Низькореактивні люди мляві, спокійні, зі схильністю до депресії.

Швидкість згасання КГР та типологічні властивості нервової системи Швидкість згасання КГР при повторенні подразника повільніша в осіб з високою динамічністю збудження; в осіб із високою динамічністю гальмування спостерігається швидке згасання КГР у міру повторення подразника.

Метод визначення сили нервової системи (за В.І. Різдвяною, 1969; В.С. Мерліну, Е.І.Маствіліскеру, 1971) Реєстрація викликаної КГР на повторювані (30) пред'явлення подразника. Реакція перші п'ять пред'явлень не враховується, т.к. розцінюється як орієнтовна. Порівнюються середні амплітуди КГР на 3 других (з 6 по 8) та 3 останні пред'явлення стимулу. Показником сили-слабкості нервової системи є відсоткове співвідношення логарифмів середньої амплітуди. Що значення коефіцієнта, то вище сила нервової системи.

Значення амплітуди КГР У нормальному стані амплітуда КГР становить мВ/см; При зростанні збудження амплітуда КГР зростає до 100 мВ/см.

КГР-БОС тренінг Як корелятор психоемоційного стану, КГР широко використовується в контурі БОС при лікуванні захворювань ЦНС, неврозів, фобій, депресивних станів, різних емоційних розладів, підвищення психічної стійкості в стресогенних умовах. Усуваючи надмірну вегетативну активацію у відповідь на зовнішні фактори, БОС - навчання по КМР практично здорових людей дозволяє знизити психофізіологічну ціну діяльності та покращити її якість особливо в ситуаціях високої відповідальності, дефіциту часу, інформації та засобів, а також в умовах ймовірної небезпеки та перешкод .

КГР-БОС тренінг Ціль процедури. Формування пацієнта стереотипу гальмування реакції вегетативної активації у відповідь на пред'явлення несподіваних звукових подразників. Показання та протипоказання. Рекомендується для пацієнтів із надмірною вегетативною активацією у відповідь на пред'явлення незначного акустичного подразника. Вони можуть бути використані на завершальному етапі в курсі навчання навичкам релаксації в умовах впливу подразників, що заважають. Крім того, нормалізація швидкості гасіння орієнтовної реакції є одним із допоміжних етапів у курсі підвищення психічної стресостійкості. Цей вид тренінгу протипоказаний при гострих психотичних станах, неврозоподібних наслідках травм голови, нейроінфекціях та інших органічних ураженнях головного мозку.

Специфіка застосування При проведенні процедури в приміщенні повинна бути підтримана постійна температура 20...24 ° С і не повинно бути сторонніх звуків. Не рекомендується розпочинати тренування раніше, ніж через дві години після щільної їжі. Рука з електродами вільно лежить на підлокітнику крісла, активні рухи, по можливості, мають бути виключені. У деяких випадках, при однакових подразниках, може спостерігатися різниця в амплітудах реакцій на правій та лівій руках. У цьому випадку слід використовувати сторону з більшими значеннями амплітуди.

Сценарій БОС-тренінгу КМР «Ознайомчий» Ідея сценарію. Контролюючи динаміку власної КГР при епізодичному пред'явленні неприємних звукових подразників, пацієнт знаходить і закріплює навичку реагування, яка не супроводжується сплесками КГР і, відповідно, надмірною вегетативною активацією. Специфіка сценарію. Як модель стресогенних впливів використовуються акустичні сигнали підвищеної гучності та суб'єктивно неприємні для пацієнта. Моменти їхнього пред'явлення формуються випадковим чином за допомогою генератора сигналів.

Сценарій БОС-тренінгу КГР «Ознайомчий» Контрольовані параметри та конфігурація знімання. В якості контрольованого параметравикористовується абсолютне значення КГР (М КГР). Реєстрація КГР здійснюється з долонної поверхні дистальних фаланг вказівного та середнього пальців однієї з рук. Перед накладанням електродів шкіра обробляється 70% розчин спирту. На пальці, в області контакту з робочою частиною електрода, не повинно бути садна та інших пошкоджень шкіри. За наявності можна використовувати інший палець або перемістити електрод на середню фалангу того ж пальця. Кріплення електродів повинно бути тугим.

Опис процедури «Підвищення стійкості до стресів» Мета процедури. Використовується для освоєння та закріплення навичок зниження виразності вегетативних проявів та емоційної напруженості при впливі стресогенних факторів. Показання та протипоказання. Рекомендуються для функціонально-тренувальної терапії хворих на невроз з тривожно-фобічною симптоматикою, поліпшення психічної адаптації, підвищення психічної стійкості людини до різних стресогенних факторів. Рекомендується також для подолання внутрішньої психічної напруженості, відчуття невизначеної тривоги та безпричинного страху. Процедура може бути використана практично здоровими людьми, діяльність яких відбувається в умовах підвищеної відповідальності, дефіциту часу, ймовірної небезпеки.

Опис процедури «Підвищення стресостійкості» Процедури протипоказані при гострих психотичних станах, неврозоподібних наслідках травми голови, нейроінфекціях та інших органічних ураженнях головного мозку. Слід враховувати, що, як і при використанні будь-яких типів БОС, ефективність БОС по КГР знижена у хворих з інтелектуально-мнестичними порушеннями. Тому за наявності даної патології вираженого ступеня необхідно розглядати питання про доцільність призначення описуваного методу. Рекомендується для пацієнтів із надмірною вегетативною активацією у відповідь на пред'явлення незначного акустичного подразника.

Опис процедури «Підвищення стресостійкості» Специфіка застосування. Для провокації у пацієнта стану тривожного очікування використовуються електрошкірні стимули, що формуються за допомогою електростимулятора. Обов'язковим є попередній інструктаж, згода пацієнта та індивідуальний підбір інтенсивності електростимулу. Фетрові вкладиші електродів електростимулятора повинні бути добре змочені водопровідною водою. У міру їх висихання інтенсивність стимуляції знижується, тому якщо тренування триває більше 30 хвилин, скористайтеся кнопкою «Пауза» і змочіть їх додатково. В одній процедурі не рекомендується використання більше ніж 15 ЕС.

Опис процедури «Підвищення стресостійкості» Вони можуть бути використані на завершальному етапі в курсі навчання навичкам релаксації в умовах впливу подразників, що заважають. Крім того, нормалізація швидкості гасіння орієнтовної реакції є одним із допоміжних етапів у курсі підвищення психічної стресостійкості.

Література 1) Дементієнко В.В., Дорохов В.Б., Коренєва Л.Г. та ін. Гіпотеза про природу елекродермальних явищ // Фізіологія людини T C) Івонін А.А., Попова Є.І., Шуваєв В.Т. та ін. Метод поведінкової психотерапії з використанням біологічного зворотного зв'язку з шкірно-гальванічної реакції (КГР-БОС) при лікуванні хворих на невротичними фобічними синдромами // Біологічний зворотний зв'язок, 2000, 1, стор) Федотчев А. І. Адаптивне біоуправління зі зворотним зв'язком та контроль функціонального стану людини / Ін-т біофізики клітини РАН // Успіхи фізіологічних наук Т. 33. N 3.

Електрична активність шкіри шкірно-гальванічна реакція(КГР) – визначається двома способами. Перший, запропонований С. Фере (Fere) у 1888 р., є вимірюванням шкірного опору. Другий – вимір різниці потенціалів між двома точками на поверхні шкіри – пов'язаний з ім'ям І.Р. Тарханова (1889).

Зіставлення КГР, виміряних за методом Фере і за методом Тарханова, привело до висновку, що зміни різниці шкірних потенціалів і шкірного опору відображають ту саму рефлекторну реакцію, що фіксується в різних фізичних умовах(Кожевніков, 1955). Зміни опору завжди є однофазною хвилею зменшення вихідного шкірного опору. Зміни шкірних потенціалів можуть виражатися як хвиль різної полярності, часто многофазных. Відповідно до Р. Едель-бергу (Edelberg, 1970), різниця потенціалів шкіри включає епідермальний компонент, не пов'язаний з активністю потових залоз, тоді як провідність шкіри його не має, тобто відображає стан потових залоз.

При вимірі шкірного опору з зовнішнім джереломструму, приєднаним негативним полюсом до долоні, латентний період зміни опору виявляється на 0,4-0,9 с більше, ніж прихований період змін різниці потенціалів. Динамічні характеристики фазичного КГР достовірно відображають швидкопротікаючі процеси в ЦНС. Характер і форма тонічного компонента є індивідуальними показниками і виявляють чіткої залежності від типу діяльності (Кузнєцов, 1983).

У виникненні КГР беруть участь два основних механізми: периферичний (властивості самої шкіри, у тому числі активність потових залоз) (Biro, 1983) і передавальний, пов'язаний з активацією та пусковою дією центральних структур (Lader, Motagu, 1962). Розрізняють спонтанну КГР, що розвивається за відсутності зовнішнього впливу, і викликану - реакцію організму, що відображає, на зовнішній стимул.

Для реєстрації КМР використовую-

ють електроди, що неполяризуються, накладаються зазвичай на долонну і тильну поверхню рук, кінчики пальців, іноді - на лоб або ступні ніг.

Найбільш ефективна КМР у со-

читанні з іншими методами в оцінці емоційного стану піддослідних (рис. 2.24).

Всі описані методи отримання психофізіологічної інформації мають свої переваги та недоліки. Одночасне використання відразу кількох з них в одній експериментальній ситуації дозволяє отримати більш надійні результати.

Асоціативний експеримент як інструмент аналізу

Психічних явищ

Вперше асоціативний експериментбув запропонований 1879 р. Ф. Гальтоном, родичем Ч. Дарвіна. Він виявив себе новатором у різних галузях людських знань. Ф. Гальтон ввів дактилоскопію в Скотленд-Ярді, оцінив важливість близнюкового методу в генетичному аналізі, запропонував нові статистичні методи під час аналізу біологічних даних, створив перший тест для оцінки інтелекту. Як і більшість дослідників у галузі психології того часу, багато експериментальних досліджень він проводив на собі.

Запропонований Ф. Гальтон варіант асоціативного методу виглядав наступним чином. Він обрав 75 ​​англійських слів, написав кожне на окремій картці та відклав на кілька днів. Потім однією рукою брав картку, а іншою за допомогою хронометра відзначав час, коли прочитане слово викликало в нього дві різні думки. Ф. Гальтон відмовився опублікувати результати експерименту, пославшись на те, що "вони оголюють сутність людської думки з такою дивовижною виразністю і відкривають анатомію мислення з такою жвавістю та достовірністю, які навряд чи вдасться зберегти, якщо опублікувати їх і зробити надбанням світу" (Miller, 1951).

Систематично метод вільних асоціацій з метою оцінки стану людини став застосовуватися 3. Фрейдом (1891). У його трактуванні метод виглядав інакше: хворий, лежачи на кушетці, протягом години вимовляв слова, фрази, висловлював думки теми, які спливали у його свідомості.

Іноді такого роду асоціювання було пов'язане зі сновидіннями, що вразили хворого в дитинстві і часто повторювалися у віці. 3. Фрейд показав, що виникнення тривалих пауз чи труднощі у процесі асоціювання свідчать, зазвичай, про наближення до області неусвідомлюваного самим випробуваним психічного конфлікту.

Подальший внесок у розвиток асоціативного методу зробив К. Юнг (1936), що істотно видозмінив його і створив власне асоціативний експеримент. У цей же час подібне дослідження проводив Макс Верт-геймер (Wertheimer e. a., 1992), роботи якого менш відомі і мали менший вплив на подальший розвитокпсихофізіології.

К. Юнг використав 400 різних слів, серед яких були 231 іменник, 69 прикметників, 82 дієслова, 18 прийменників та числівників. Особливу увагуприділялося тому, щоб усі слова були відомі боляче.

му, різко розрізнялися за змістом і звучання, не обмежували їх у доборі асоціацій будь-якої областю. За допомогою хронометра оцінювався латентний період вербальної відповіді та якісні особливості асоціювання. К. Юнг вважав, що, незважаючи на здавалося б довільність асоціативного процесу, обстежуваний мимоволі видає те, що помилково вважає найбільш прихованим.

К. Юнг підкреслював, що з аналізі асоціювання досліджуються відразу кілька процесів: сприйняття, індивідуальні особливості його спотворення, інтрапсихічні асоціації, словесне оформлення і рухове прояв. Він виявив об'єктивні критерії зв'язку слова з комплексом, витісненим у несвідоме. Цими критеріями є: подовження латентного періоду вербальної відповіді, помилки, персеверації, стереотипії, застереження, цитати і т. д. Проте К. Юнг суб'єктивно інтерпретував отримані результати, і його розгалужена класифікація асоціацій є компіляцією декількох принципів аналізу, у якій надзвичайно суб'єктивний, а самі методи виходять із різних передумов (граматичних, психологічних, медичних чи фізіологічних).

У той самий час К. Юнг вперше максимально об'єктивізував процедуру дослідження. Результатом цієї роботи, крім критеріїв визначення області несвідомо існуючого конфлікту, було виявлення факту, що асоціації часто є не найближчим спливом змісту, а наслідок цілого ряду асоціативних процесів. Він звернув увагу на труднощі пошуку здорових піддослідних для обстеження, особливо серед освічених людей.

Невирішеність питання якісного аналізу асоціацій збереглася досі.

Дж. Диз (Dees, 1965), аналізуючи принципи загальноприйнятих класифікацій асоціацій, зазначав, що вони “частково психологічні, логічні, лінгвістичні та філософські (епістемологічні)”. Ці класифікації не мають жодного відношення до асоціативного процесу та прив'язуються до нього досить довільно. При цьому робиться спроба втиснути асоціації в ті схеми відносин, які виявлені в граматиці, різного роду словниках, психодинамічних теоріях, а також різні уявлення про організацію фізичного світу.

Одну з перших класифікацій запропонував Д. Юм (1965), який виділив 3 типи асоціацій: за подібністю, за суміжністю у часі та події, пов'язані причинно-наслідковими відносинами. Найбільш типовою є класифікація, запропонована Дж. Міллером (Miller, 1951), в якій асоціації групуються за контрастом, подібністю, підпорядкуванням, підпорядкуванням, узагальненням, асонансом, у зв'язку “частина - ціле” та можливості розглядати її як доповнення, стосовно егоцентризму , зв'язку на основі одного кореня, можливості бути представленими як проекція. Д. Слобін і Дж. Грін (1976) зазначають, що “ці класифікації дуже дотепні, але не зовсім ясно, яких висновків вони можуть привести, як визначаються їх основи і які їх межі”.

Асоціативний експеримент широко застосовувався для аналізу вищої нервової діяльностіздорового та хворого мозку дорослої людини та дитини (Іванов-Смоленський, 1963). У цьому в розрахунок приймалися латентний період вербальної відповіді та її середня варіація, тип і характер асоціації відповідно до тієї чи іншої класифікацією, комплексні реакції, тобто. цілком певні реакції, викликані аффектогенними подразниками.

А.Р. Лурія (1928) запропонував свою модифікацію асоціативного експерименту, яку він назвав пов'язаної моторної методикою.Випробуймо-

му пропонується слово-стимул, у відповідь на яке він повинен вимовити перше слово-асоціацію, що прийшло в голову, і одночасно натиснути на пневматичну грушу. Ця процедура дозволяє, крім латентного періоду вербальної відповіді, виміряти прихований період і досліджувати форму пов'язаної рухової реакції, зафіксовану самописцем. Виявилося, що в тому випадку, коли випробовуваному пред'являються слова, які не мають для нього емоційної значущості, латентний період вербальної відповіді та сполученої моторної реакції збігаються, а сама моторна реакція має просту форму.

При пред'явленні афектогенних слів латентний період асоціації суттєво змінюється, оскільки випробуваний намагається приховати першу асоціацію, яку він з тих чи інших причин не може повідомити експериментатору. Однак з невисловленою відповіддю пов'язаний легкий тиск на грушу, і на міограмі з'являється злам або характерне тремтіння. Ця неузгодженість між вербальним та руховим компонентами відповіді відображає своєрідний напружений характер асоціативного процесу.

Проведення асоціативного експерименту нерідко супроводжується ре-

гістрацією вегетативних реакцій, зокрема КГР (Levinger, Clark, 1961; Леутін, Ніколаєва, 1988; Ніколаєва та ін., 1990) та енцефалограми (Воронін та ін., 1976) (рис. 2.25).

Використання асоціативного тесту для аналізу реакцій спортсменів на нейтральні слова, слова, пов'язані з успіхом/неуспіхом, виявило таке: у стані психічного спокою латентний період асоціацій на емоційні слова збільшується на 40 %, а в окремих, емоційно нестійких спортсменів – на 200 %. Перед стартом у психологічно стійких спортсменів латентний період змінюється мало, трохи перевищуючи вихідні дані. Однак у спортсменів, які випробовують високий рівеньемоційного напруження, збільшення латентного періоду на слова, пов'язані з успіхом/неуспіхом, досягає 300% (Дашкевич, 1968).

Отже, асоціативний експеримент може бути ефективним інструментом як аналізу індивідуальної емоційної сфери людини, так оцінки зміни цього стану під впливом будь-яких впливів.

Артефакти

непотрібні зараз для дослідника записи електричної активності, що є перешкодами.

Викликаний потенціал -

усереднений запис хвильової активності мозку при повторних пред'явленнях того самого стимулу.

Шкірно-гальванічна реакція

запис електричної активності шкіри.

Комп'ютерна томографія -

сучасний метод, що дозволяє візуалізувати особливості будови мозку людини за допомогою комп'ютера та рентгенівської установки